通信装置および通信方法
【課題】通信装置の小型化を図り、消費電力を低減する。
【解決手段】水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信装置１０Ａは、１つの共振周波数によって超音波を検出または生成する圧電素子部１５Ａと、超音波を用いて情報を送受信する通信部２０Ａと、他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、他の通信装置と共通のタイムスロット１００Ａを記憶する記憶部４０Ａと、他の通信装置と同期を取り、タイムスロット１００Ａの通信指示に基づいて、通信部２０Ａを送信状態、受信状態、および、送信状態でも受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させる制御部３５Ａと、を備える。
【解決手段】水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信装置１０Ａは、１つの共振周波数によって超音波を検出または生成する圧電素子部１５Ａと、超音波を用いて情報を送受信する通信部２０Ａと、他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、他の通信装置と共通のタイムスロット１００Ａを記憶する記憶部４０Ａと、他の通信装置と同期を取り、タイムスロット１００Ａの通信指示に基づいて、通信部２０Ａを送信状態、受信状態、および、送信状態でも受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させる制御部３５Ａと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いた通信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
潜水中のダイバーは、自身の安全を確保すべく、他のダイバーとの通信を行う必要がある。水中において超音波を用いて通信する装置は、下記特許文献１に示すように、２つの周波数の超音波による全２重で双方向の通信を行う通信装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２２６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、全２重で双方向の通信を行うためには、送信用の周波数を生成する超音波振動部と受信用の周波数を生成する超音波振動部の両方を設ける必要があるため、通信装置が大型化した。本発明は、簡易な構成で超音波を用いて双方向の通信が可能な通信装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
本適用例にかかる通信装置は、水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信装置であって、１つの共振周波数によって超音波を検出または生成する超音波振動部と、前記超音波を用いて情報を送受信する通信部と、前記他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、前記他の通信装置と共通のテーブルを記憶する記憶部と、前記他の通信装置と同期を取り、前記テーブルの前記通信指示に基づいて、前記通信部を送信状態、受信状態、および、前記送信状態でも前記受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、通信指示が時系列に割り当てられ、他の通信装置と共通のテーブルに基づき、他の通信装置と同期を取って送信状態と受信状態と待機状態とを切り替えるため、１つの周波数の超音波を用いて他の通信装置と双方向に通信できることから、通信装置の小型化を図ることができ、更に、テーブルに従って通信されるため、待機状態に遷移した通信部は、送信および受信のための信号処理が不要であることから、通信部が消費する電力を低減できる。
【０００８】
［適用例２］
上記適用例にかかる通信装置において、前記通信部は、一定の時間長さを越えない時間長さに分割したパケットを用いて、前記情報を前記他の通信装置と送受信することが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、パケットを用いた通信であるため、情報が分割して送られると共に、伝送中の障害に対して復元が容易できる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例にかかる通信方法は、水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信方法であって、前記他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、前記他の通信装置と共通のテーブルに基づいて、前記他の通信装置と同期を取り、１つの周波数の前記超音波を用いて前記他の通信装置との間で前記超音波を用いて情報を送受信する通信部を、送信状態、受信状態、および、前記送信状態でも前記受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させることを特徴とする通信方法。
【００１１】
このような方法によれば、通信指示が時系列に割り当てられ、他の通信装置と共通のテーブルに基づき、他の通信装置と同期を取って送信状態と受信状態と待機状態とを切り替えるため、１つの周波数の超音波を用いて他の通信装置と双方向に通信できることから、通信装置の小型化を図ることができ、更に、テーブルに従って通信されるため、待機状態に遷移した通信部は、送信および受信のための信号処理が不要であることから、通信部が消費する電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】水中におけるダイバー間の通信を説明する図。
【図２】本発明の実施形態に係る通信装置および酸素ボンベ用通信装置の機能構成を説明する図。
【図３】通信信号の構成を説明する図。
【図４】タイムスロットによる制御方法を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る通信装置のハードウェア構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、通信装置について図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態）
図１は、水中におけるダイバー５Ａ，５Ｂ間の通信を説明する図である。ダイバー５Ａ，５Ｂは、超音波を伝送媒体として水中で互いに通信を行う通信装置１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ携行している。この通信装置１０Ａ，１０Ｂは、防水処理や耐水圧処理が施されたダイバーウォッチの様態であり、ダイバー５Ａ，５Ｂの腕にそれぞれ装着されている。また、ダイバー５Ａ，５Ｂが保持する酸素ボンベ８Ａ，８Ｂには、防水処理や耐水圧処理が施された酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂがそれぞれ設置されている。この酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂは、装着された酸素ボンベ８Ａ，８Ｂのガス残量に関する情報を取得し、取得した情報をダイバー５Ａ，５Ｂが装着する通信装置１０Ａ，１０Ｂに向けて超音波により送信する。
【００１５】
尚、通信装置１０Ａ，１０Ｂ間の通信で用いられる超音波の周波数（ｆ１）は、通信装置１０Ａ，１０Ｂと酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂ間の通信で用いられる超音波の周波数（ｆ１）と同一である。また、この周波数（ｆ１）は、１０ＫＨｚから２ＭＨｚの間の周波数を想定し、通信装置１０Ａ，１０Ｂの大きさ、通信信号のパワーおよび回路構成における利点等を考慮して決定される。本実施形態では、周波数（ｆ１）として４５５ＫＨｚを採用し、ビットレートとして２ｋｂｐｓ〜８ｋｂｐｓを採用する。また、通信装置１０Ａ，１０Ｂの通信距離は、４０ｍ〜５０ｍ程度を想定する。
図２は、通信装置１０Ａ，１０Ｂおよび酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂの機能構成を説明する図である。この中で、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）、並びに、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、機能構成やハードウェア構成は同一であるため、代表して通信装置Ａ（１０Ａ）と酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）の各機能部を説明する。
【００１６】
最初に、通信装置Ａ（１０Ａ）について説明する。通信装置Ａ（１０Ａ）は、操作部３０Ａ、制御部３５Ａ、記憶部４０Ａ、通信部２０Ａ、圧電素子部１５Ａおよび表示部４５Ａを備える。
操作部３０Ａは、通信装置Ａ（１０Ａ）を保持するダイバー５Ａにより操作され、操作に応じた操作指示が制御部３５Ａに送られる。本実施形態では、操作部３０Ａは、通信装置Ａ（１０Ａ）上に配置されたボタン（図示は略す。）を想定する。
制御部３５Ａは、操作部３０Ａから送られる操作指示に基づき、通信装置Ａ（１０Ａ）の各機能部の動作を制御する。尚、通信装置Ａ（１０Ａ）が通信を行う場合、制御部３５Ａは、送受信や非通信の指示を、テーブル（タイムスロット）１００Ａ（図４）に基づいて、通信部２０Ａを送信または受信の通信状態（通信モード）、または送信および受信を行わない非通信状態（待機モード）に遷移させるべく制御する。
【００１７】
より詳細には、制御部３５Ａは、タイムスロット１００Ａ（図４）に基づいて通信部２０Ａによる送受信が行われる場合、送受信時において所定の電流を消費する通信モードに通信部２０Ａを遷移させ、通信部２０Ａを送信状態または受信状態に移行させた後、送受信を指示する。他方で、タイムスロット１００Ａ（図４）に基づいて通信部２０Ａによる送受信が行われない場合、通信部２０Ａを、送信状態でも受信状態でもない待機状態に遷移させることで、通信モードと比較して消費する電流が低減する。
また、通信装置Ａ（１０Ａ）と通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、設定により何れか一方がマスターとして通信の制御を行い、他方がスレーブとしてマスターの制御に従うように製造されている。本実施形態では、通信装置Ａ（１０Ａ）がマスターであり、通信装置Ｂ（１０Ｂ）がスレーブに設定されている。
【００１８】
本実施形態では、通信装置Ａ（１０Ａ）から通信装置Ｂ（１０Ｂ）に送信される情報は、定型文である。この定型文は、「助けてください」、「もっと近くにきてください」等の通信相手に対する要求事項や伝達事項等であり、記憶部４０Ａに予め記憶されている。通信装置Ａ（１０Ａ）に対する操作に基づいて定型文の一つが記憶部４０Ａから呼び出され、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に送信される。また、通信装置Ａ（１０Ａ）から酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）に送信される情報は、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）に対して情報の送信を要求する要求信号等である。従って、本実施形態において、１回の通信でやり取りされる情報量は３０バイト程度を想定する。
記憶部４０Ａは、通信装置Ｂ（１０Ｂ）や酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）と通信するためのタイムスロット１００Ａ（図４）、通信条件、通信手順、自身や通信相手の属性情報および定型文を記憶する。
通信部２０Ａは、送信部２４Ａと受信部２８Ａを備える。送信部２４Ａは、送信する定型文や要求信号によって変調された周波数（ｆ１）の通信信号を生成し、生成した通信信号を所定の出力まで増幅することにより高周波信号を生成する。生成した高周波信号は圧電素子部１５Ａに送られる。尚、通信信号のデータ構成については後述する。
【００１９】
また、受信部２８Ａは、圧電素子部１５Ａから送られる高周波信号から通信信号を取得する。高周波信号が通信装置Ｂ（１０Ｂ）から送信された場合、取得した通信信号には定型文が含まれる。この定型文は表示部４５Ａに表示される。また、高周波信号が酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）から送信された場合、取得した通信信号には要求信号に対する返答情報が含まれる。この返答情報は、酸素ボンベ８Ａのガスの残圧力を想定し、制御部３５Ａにより残時間を示す情報に変換され、変換された情報は表示部４５Ａに表示される。
圧電素子部１５Ａは、共振周波数（ｆ１）を有する超音波振動部である。本実施形態では、圧電素子部１５Ａとして、弾性振動により超音波を送受信する超音波振動子（図示は略す。）を採用する。この超音波振動子は、超音波振動を検出した場合には高周波信号に変換して出力し、高周波信号が入力された場合には高周波信号に応じた超音波振動を生成して放射する。
【００２０】
通信装置Ａ（１０Ａ）は、図５に示すように、ハードウェアとして、ＣＰＵ９１、メモリー９２、発振回路９４、送信回路９５、受信回路９６および表示パネル９３等を備え、これらのハードウェアはバス９７を介して信号を授受可能に接続されている。上述した各機能部は、これらのハードウェアとメモリー９２に記憶されたソフトウェアとが協働することにより実現される。
次に、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）について説明する。酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、記憶部５５Ａ、制御部６０Ａ、データ取得部６５Ａ、通信部７０Ａおよび圧電素子部８０Ａを備える。
記憶部５５Ａは、通信装置Ａ（１０Ａ）と通信するためのタイムスロット１００Ｂ（図４）、通信条件および通信手順等を記憶する。また、制御部６０Ａは、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）の各機能部の動作を制御する。また、データ取得部６５Ａは、制御部６０Ａからの指示に応じて、酸素ボンベ８Ａのガス残量に関する情報を取得し、取得した情報を通信部７０Ａに送る。
通信部７０Ａは、送信部７４Ａと受信部７８Ａを備える。送信部７４Ａは、データ取得部６５Ａから送られるガス残量に関する情報によって変調された周波数（ｆ１）の通信信号を生成し、生成した通信信号を所定の出力まで増幅することにより高周波信号を生成する。生成した高周波信号は、圧電素子部８０Ａに送られる。
【００２１】
受信部７８Ａは、圧電素子部８０Ａから送られる高周波信号から通信信号を取得する。取得した通信信号は制御部６０Ａに送られる。ここで、通信信号は、酸素ボンベ８Ａのガス残量に関する情報の送信を要求する要求信号であり、制御部６０Ａは、この信号を受けて、データ取得部６５Ａに対して酸素ボンベ８Ａのガス残量の取得を指示する。尚、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）が通信を行う場合、通信装置Ａ（１０Ａ）と同様に、制御部６０Ａは、テーブル（タイムスロット）１００Ｂ（図４）に基づいて、通信部７０Ａを通信状態（通信モード）、または非通信状態（待機モード）に遷移させるべく制御する。
【００２２】
圧電素子部８０Ａは、圧電素子部１５Ａと同様であり、共振周波数（ｆ１）を有する超音波振動部である。
酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、ハードウェアとして何れも図示を略した、ＣＰＵ、メモリー、発振回路、送信回路および受信回路等を備え、上述した各機能部は、これらのハードウェアと、メモリーに記憶されたソフトウェアとが協働することにより実現される。
次に、通信信号のデータ構成について、図３および図４を参照して説明する。図３に示すように、通信信号は、一定の時間長さを有するスロット毎に分割され、各情報は、各スロットに含まれるパケットにより伝送される。１つのパケットは、先頭を示し同期を取るためのプリアンブル領域、ＩＤ情報領域、伝達情報領域およびエラーチェックのための巡回冗長検査（ＣＲＣ）領域で構成され、時間長さは不定であるが、１つのスロットの時間長さを超えることはない。
【００２３】
ＩＤ情報領域には、スロットの番号、自身のＩＤ、自身の識別データ、相手先識別データ、製造番号、送信先ＩＤ等の情報が含まれる。また、伝達情報領域には、時刻情報やガスの残圧力等の情報が含まれる。
図４は、タイムスロットによる制御方法を示す図である。図４の上段には、通信装置Ａ（１０Ａ）、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）の駆動タイミングが各タイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）で示されている。これらのタイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）の横軸は時間軸を示し、縦軸は、ひとつの横軸の繰り返しで表現される。本実施形態では、ビットレートが４ｋｂｐｓであって、１パケット当たり約３０ｂｙｔｅとした場合、通信のインターバルを決める１フレームは、ダイバー５Ａとダイバー５Ｂによる水中通信には１５スロットが好適である。また、１スロットの時間長さは、パケットの時間長さと、水中での超音波の伝播遅延時間を考慮して決定される。従って、本実施形態では、横軸方向には、１５スロットで構成され、１周期が１秒程度である１フレームを配置し、縦軸方向には、２フレームで構成される１フィールドを定義する。
【００２４】
それぞれの制御部３５Ａ，３５Ｂ，６０Ａ，６０Ｂは、それぞれのタイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）の各スロットを１フィールドの先頭から同一のタイミングで順次参照することで、通信相手である他の装置と同期を取ることができる。そして、１フィールドを構成する全てのスロットを参照した場合、１フィールドの先頭のスロットに戻り、同期が維持された状態で再度参照を繰り返す。従って、スロット３１から始まるフレームは、スロット１から始まるフレームと同一の属性である。
タイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）に示すように、一部のスロットには、送信指示または受信指示を示す通信指示が、それぞれの通信相手と共有されて通信可能になるように割り当てられている。例えば、マスターである通信装置Ａ（１０Ａ）は、タイムスロット１００Ａの１フィールドにおいて、スロット１（以降、「Ｓ１」と略す。他のスロットも同様。）、Ｓ１６、Ｓ３、Ｓ１８およびＳ７は、他の装置への送信指示が割り当てられている。また、Ｓ４、Ｓ１９およびＳ２２は、他の装置からの受信指示が割り当てられている。タイムスロット１００Ａにおいて上述した送信および受信のスロット以外は、待機状態（スタンバイ状態）を示すスロットである。これらのタイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）を起動して使用する前に、マスターである通信装置Ａ（１０Ａ）において決定され、他の装置に通知されると共に、それぞれの装置が備えるクロックが同期される。このようにして、タイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）を通信装置Ａ、通信装置Ｂ、酸素ボンベ用通信装置Ａ、酸素ボンベ用通信装置Ｂの間で共有する。
【００２５】
図４の下段には、通信装置Ａ（１０Ａ）、通信装置Ｂ（１０Ｂ）、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）において、１フィールドの参照が実行されるタイミングを示すチャートである。このチャートに示すように、Ｓ１およびＳ３において、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信モードに遷移し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対してパケットを送信し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）から送られるパケットを受信する。尚、Ｓ１においては、同期を取りやすくするために、マスターからスレーブに何らかの情報をパケットで送信することが好ましい。また、Ｓ３のパケットは、Ｓ３が実行される前までに操作部３０Ａを介して入力された操作指示のうち、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対する動作指示を想定し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、受信したパケットの動作指示に応じた動作を実行する。尚、Ｓ２においては、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、送受信を行わないため、何れも通信モードから待機モードに遷移する。
次に、Ｓ４において、待機モードの通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信モードに遷移し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）に対してパケットを送信し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ｂ（１０Ｂ）が動作指示に応じた動作を実行した結果に関する返答情報を想定する。続いて、Ｓ５において、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、待機モードに遷移する。
【００２６】
次に、Ｓ７において、通信装置Ａ（１０Ａ）は通信モードに遷移し、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）に対してパケットを送信する。また、起動時以来待機モードであった酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、通信モードに遷移し、通信装置Ａ（１０Ａ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ａ（１０Ａ）から酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）に対する動作指示を想定する。
次に、Ｓ８において、通信装置Ａ（１０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、待機モードに遷移し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、通信モードに遷移する。続いて、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）に対してパケットを送信し、酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ｂ（１０Ｂ）から酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）に対する動作指示を想定する。この後、Ｓ９において、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、待機モードに遷移する。
【００２７】
続いて、Ｓ１６およびＳ１８において、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信モードに遷移し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対してパケットを送信し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ａ（１０Ａ）から通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対する動作指示を想定し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、受信したパケットの動作指示に応じた動作を実行する。尚、Ｓ１７においては、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、送受信を行わないため、何れも通信モードから待機モードに遷移する。
【００２８】
次に、Ｓ１９において、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）に対してパケットを送信し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ｂ（１０Ｂ）が動作指示に応じた動作を実行した結果に関する返答情報を想定する。続いて、Ｓ２０において、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、待機モードに遷移する。
次に、Ｓ２２において、通信装置Ａ（１０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は通信モードに遷移し、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）に対してパケットを送信し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、Ｓ７の動作指示に応じた動作を実行した結果に関する返答情報を想定する。
【００２９】
次に、Ｓ２３において、通信装置Ａ（１０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、待機モードに遷移し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、通信モードに遷移する。続いて、酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対してパケットを送信し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、Ｓ８の動作指示に応じた動作を実行した結果に関する返答情報を想定する。この後、Ｓ２４において、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、待機モードに遷移する。
上述のように１フィールドが実行され、マスターである通信装置Ａ（１０Ａ）からの終了指示が送信されるまで、フィールド単位で繰り返される。
以上、述べたように、通信装置Ａ（１０Ａ）、通信装置Ｂ（１０Ｂ）、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、自身のスロットが待機状態である場合、制御部（３５Ａ，３５Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ）からの指示に応じて、それぞれ待機モードへ遷移する。この結果、通信モードにおいて１０ｍＡ〜数１０ｍＡ程度の電流を消費する通信部（２０Ａ，２０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ）の消費電流は低減し、消費電力を１／１０程度に低減させることができる。
【００３０】
また、パケットのＩＤ情報領域には、スロットの番号が保持されるため、１つの装置においてタイムスロット１００の時間的なタイミングにズレが生じた場合であっても、受信したパケットのスロットの番号に基づいてズレを補正できる。
また、通信装置１０Ａ，１０Ｂと、酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂのような機能が異なる複数の装置に、スロットを割り振ることにより、センシング機能と双方向データ通信機能とを実現できる。
また、通信間隔や通信頻度を、通信の緊急度や通信装置１０Ａ，１０Ｂや酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂのバッテリー容量等に応じてタイムスロット１００に設定できる。
また、タイムスロット１００のスロット数に応じて、スロットを割り振る機器を増やすことができるため、１：１の通信や１：Ｎ通信、および、通信装置１０Ａ，１０Ｂを介した酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂ間の通信のように、橋渡し方式によるＮ：Ｎ通信を容易に実現できる。
【００３１】
以上、本発明を図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、以下に述べるような変形例も想定できる。
（１）酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂは、要求信号を受信する受信機能を備えたが、受信機能を持たず、ガス残量に関する情報を一定の時間間隔で送る様態であっても良い。
（２）タイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）の各スロットは、１台の装置に対する情報には限定されず、受信先のＩＤ情報を備えることで、複数の特定の装置に対する情報であっても良い。また、１台の装置から不特定な複数の装置に対して送信するブロードキャスト情報でも良い。
（３）通信装置Ａ（１０Ａ）と通信装置Ｂ（１０Ｂ）との間で授受される情報は、定型文の様態には限定されず、定型文に対応して予め両者間で取り決めた定型文のＩＤ番号であっても良い。
【符号の説明】
【００３２】
５Ａ，５Ｂ…ダイバー、８Ａ，８Ｂ…酸素ボンベ、１０Ａ，１０Ｂ…通信装置、１５Ａ，１５Ｂ…圧電素子部、２０Ａ，２０Ｂ…通信部、２４Ａ，２４Ｂ…送信部、２８Ａ，２８Ｂ…受信部、３０Ａ，３０Ｂ…操作部、３５Ａ，３５Ｂ…制御部、４０Ａ，４０Ｂ…記憶部、４５Ａ，４５Ｂ…表示部、５０Ａ，５０Ｂ…酸素ボンベ用通信装置、５５Ａ，５５Ｂ…記憶部、６０Ａ，６０Ｂ…制御部、６５Ａ，６５Ｂ…データ取得部、７０Ａ，７０Ｂ…通信部、７４Ａ，７４Ｂ…送信部、７８Ａ，７８Ｂ…受信部、８０Ａ，８０Ｂ…圧電素子部、９１…ＣＰＵ、９２…メモリー、９３…表示パネル、９４…発振回路、９５…送信回路、９６…受信回路、９７…バス、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ…タイムスロット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いた通信装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
潜水中のダイバーは、自身の安全を確保すべく、他のダイバーとの通信を行う必要がある。水中において超音波を用いて通信する装置は、下記特許文献１に示すように、２つの周波数の超音波による全２重で双方向の通信を行う通信装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２２６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、全２重で双方向の通信を行うためには、送信用の周波数を生成する超音波振動部と受信用の周波数を生成する超音波振動部の両方を設ける必要があるため、通信装置が大型化した。本発明は、簡易な構成で超音波を用いて双方向の通信が可能な通信装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
本適用例にかかる通信装置は、水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信装置であって、１つの共振周波数によって超音波を検出または生成する超音波振動部と、前記超音波を用いて情報を送受信する通信部と、前記他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、前記他の通信装置と共通のテーブルを記憶する記憶部と、前記他の通信装置と同期を取り、前記テーブルの前記通信指示に基づいて、前記通信部を送信状態、受信状態、および、前記送信状態でも前記受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、通信指示が時系列に割り当てられ、他の通信装置と共通のテーブルに基づき、他の通信装置と同期を取って送信状態と受信状態と待機状態とを切り替えるため、１つの周波数の超音波を用いて他の通信装置と双方向に通信できることから、通信装置の小型化を図ることができ、更に、テーブルに従って通信されるため、待機状態に遷移した通信部は、送信および受信のための信号処理が不要であることから、通信部が消費する電力を低減できる。
【０００８】
［適用例２］
上記適用例にかかる通信装置において、前記通信部は、一定の時間長さを越えない時間長さに分割したパケットを用いて、前記情報を前記他の通信装置と送受信することが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、パケットを用いた通信であるため、情報が分割して送られると共に、伝送中の障害に対して復元が容易できる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例にかかる通信方法は、水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信方法であって、前記他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、前記他の通信装置と共通のテーブルに基づいて、前記他の通信装置と同期を取り、１つの周波数の前記超音波を用いて前記他の通信装置との間で前記超音波を用いて情報を送受信する通信部を、送信状態、受信状態、および、前記送信状態でも前記受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させることを特徴とする通信方法。
【００１１】
このような方法によれば、通信指示が時系列に割り当てられ、他の通信装置と共通のテーブルに基づき、他の通信装置と同期を取って送信状態と受信状態と待機状態とを切り替えるため、１つの周波数の超音波を用いて他の通信装置と双方向に通信できることから、通信装置の小型化を図ることができ、更に、テーブルに従って通信されるため、待機状態に遷移した通信部は、送信および受信のための信号処理が不要であることから、通信部が消費する電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】水中におけるダイバー間の通信を説明する図。
【図２】本発明の実施形態に係る通信装置および酸素ボンベ用通信装置の機能構成を説明する図。
【図３】通信信号の構成を説明する図。
【図４】タイムスロットによる制御方法を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る通信装置のハードウェア構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、通信装置について図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態）
図１は、水中におけるダイバー５Ａ，５Ｂ間の通信を説明する図である。ダイバー５Ａ，５Ｂは、超音波を伝送媒体として水中で互いに通信を行う通信装置１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ携行している。この通信装置１０Ａ，１０Ｂは、防水処理や耐水圧処理が施されたダイバーウォッチの様態であり、ダイバー５Ａ，５Ｂの腕にそれぞれ装着されている。また、ダイバー５Ａ，５Ｂが保持する酸素ボンベ８Ａ，８Ｂには、防水処理や耐水圧処理が施された酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂがそれぞれ設置されている。この酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂは、装着された酸素ボンベ８Ａ，８Ｂのガス残量に関する情報を取得し、取得した情報をダイバー５Ａ，５Ｂが装着する通信装置１０Ａ，１０Ｂに向けて超音波により送信する。
【００１５】
尚、通信装置１０Ａ，１０Ｂ間の通信で用いられる超音波の周波数（ｆ１）は、通信装置１０Ａ，１０Ｂと酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂ間の通信で用いられる超音波の周波数（ｆ１）と同一である。また、この周波数（ｆ１）は、１０ＫＨｚから２ＭＨｚの間の周波数を想定し、通信装置１０Ａ，１０Ｂの大きさ、通信信号のパワーおよび回路構成における利点等を考慮して決定される。本実施形態では、周波数（ｆ１）として４５５ＫＨｚを採用し、ビットレートとして２ｋｂｐｓ〜８ｋｂｐｓを採用する。また、通信装置１０Ａ，１０Ｂの通信距離は、４０ｍ〜５０ｍ程度を想定する。
図２は、通信装置１０Ａ，１０Ｂおよび酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂの機能構成を説明する図である。この中で、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）、並びに、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、機能構成やハードウェア構成は同一であるため、代表して通信装置Ａ（１０Ａ）と酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）の各機能部を説明する。
【００１６】
最初に、通信装置Ａ（１０Ａ）について説明する。通信装置Ａ（１０Ａ）は、操作部３０Ａ、制御部３５Ａ、記憶部４０Ａ、通信部２０Ａ、圧電素子部１５Ａおよび表示部４５Ａを備える。
操作部３０Ａは、通信装置Ａ（１０Ａ）を保持するダイバー５Ａにより操作され、操作に応じた操作指示が制御部３５Ａに送られる。本実施形態では、操作部３０Ａは、通信装置Ａ（１０Ａ）上に配置されたボタン（図示は略す。）を想定する。
制御部３５Ａは、操作部３０Ａから送られる操作指示に基づき、通信装置Ａ（１０Ａ）の各機能部の動作を制御する。尚、通信装置Ａ（１０Ａ）が通信を行う場合、制御部３５Ａは、送受信や非通信の指示を、テーブル（タイムスロット）１００Ａ（図４）に基づいて、通信部２０Ａを送信または受信の通信状態（通信モード）、または送信および受信を行わない非通信状態（待機モード）に遷移させるべく制御する。
【００１７】
より詳細には、制御部３５Ａは、タイムスロット１００Ａ（図４）に基づいて通信部２０Ａによる送受信が行われる場合、送受信時において所定の電流を消費する通信モードに通信部２０Ａを遷移させ、通信部２０Ａを送信状態または受信状態に移行させた後、送受信を指示する。他方で、タイムスロット１００Ａ（図４）に基づいて通信部２０Ａによる送受信が行われない場合、通信部２０Ａを、送信状態でも受信状態でもない待機状態に遷移させることで、通信モードと比較して消費する電流が低減する。
また、通信装置Ａ（１０Ａ）と通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、設定により何れか一方がマスターとして通信の制御を行い、他方がスレーブとしてマスターの制御に従うように製造されている。本実施形態では、通信装置Ａ（１０Ａ）がマスターであり、通信装置Ｂ（１０Ｂ）がスレーブに設定されている。
【００１８】
本実施形態では、通信装置Ａ（１０Ａ）から通信装置Ｂ（１０Ｂ）に送信される情報は、定型文である。この定型文は、「助けてください」、「もっと近くにきてください」等の通信相手に対する要求事項や伝達事項等であり、記憶部４０Ａに予め記憶されている。通信装置Ａ（１０Ａ）に対する操作に基づいて定型文の一つが記憶部４０Ａから呼び出され、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に送信される。また、通信装置Ａ（１０Ａ）から酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）に送信される情報は、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）に対して情報の送信を要求する要求信号等である。従って、本実施形態において、１回の通信でやり取りされる情報量は３０バイト程度を想定する。
記憶部４０Ａは、通信装置Ｂ（１０Ｂ）や酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）と通信するためのタイムスロット１００Ａ（図４）、通信条件、通信手順、自身や通信相手の属性情報および定型文を記憶する。
通信部２０Ａは、送信部２４Ａと受信部２８Ａを備える。送信部２４Ａは、送信する定型文や要求信号によって変調された周波数（ｆ１）の通信信号を生成し、生成した通信信号を所定の出力まで増幅することにより高周波信号を生成する。生成した高周波信号は圧電素子部１５Ａに送られる。尚、通信信号のデータ構成については後述する。
【００１９】
また、受信部２８Ａは、圧電素子部１５Ａから送られる高周波信号から通信信号を取得する。高周波信号が通信装置Ｂ（１０Ｂ）から送信された場合、取得した通信信号には定型文が含まれる。この定型文は表示部４５Ａに表示される。また、高周波信号が酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）から送信された場合、取得した通信信号には要求信号に対する返答情報が含まれる。この返答情報は、酸素ボンベ８Ａのガスの残圧力を想定し、制御部３５Ａにより残時間を示す情報に変換され、変換された情報は表示部４５Ａに表示される。
圧電素子部１５Ａは、共振周波数（ｆ１）を有する超音波振動部である。本実施形態では、圧電素子部１５Ａとして、弾性振動により超音波を送受信する超音波振動子（図示は略す。）を採用する。この超音波振動子は、超音波振動を検出した場合には高周波信号に変換して出力し、高周波信号が入力された場合には高周波信号に応じた超音波振動を生成して放射する。
【００２０】
通信装置Ａ（１０Ａ）は、図５に示すように、ハードウェアとして、ＣＰＵ９１、メモリー９２、発振回路９４、送信回路９５、受信回路９６および表示パネル９３等を備え、これらのハードウェアはバス９７を介して信号を授受可能に接続されている。上述した各機能部は、これらのハードウェアとメモリー９２に記憶されたソフトウェアとが協働することにより実現される。
次に、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）について説明する。酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、記憶部５５Ａ、制御部６０Ａ、データ取得部６５Ａ、通信部７０Ａおよび圧電素子部８０Ａを備える。
記憶部５５Ａは、通信装置Ａ（１０Ａ）と通信するためのタイムスロット１００Ｂ（図４）、通信条件および通信手順等を記憶する。また、制御部６０Ａは、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）の各機能部の動作を制御する。また、データ取得部６５Ａは、制御部６０Ａからの指示に応じて、酸素ボンベ８Ａのガス残量に関する情報を取得し、取得した情報を通信部７０Ａに送る。
通信部７０Ａは、送信部７４Ａと受信部７８Ａを備える。送信部７４Ａは、データ取得部６５Ａから送られるガス残量に関する情報によって変調された周波数（ｆ１）の通信信号を生成し、生成した通信信号を所定の出力まで増幅することにより高周波信号を生成する。生成した高周波信号は、圧電素子部８０Ａに送られる。
【００２１】
受信部７８Ａは、圧電素子部８０Ａから送られる高周波信号から通信信号を取得する。取得した通信信号は制御部６０Ａに送られる。ここで、通信信号は、酸素ボンベ８Ａのガス残量に関する情報の送信を要求する要求信号であり、制御部６０Ａは、この信号を受けて、データ取得部６５Ａに対して酸素ボンベ８Ａのガス残量の取得を指示する。尚、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）が通信を行う場合、通信装置Ａ（１０Ａ）と同様に、制御部６０Ａは、テーブル（タイムスロット）１００Ｂ（図４）に基づいて、通信部７０Ａを通信状態（通信モード）、または非通信状態（待機モード）に遷移させるべく制御する。
【００２２】
圧電素子部８０Ａは、圧電素子部１５Ａと同様であり、共振周波数（ｆ１）を有する超音波振動部である。
酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、ハードウェアとして何れも図示を略した、ＣＰＵ、メモリー、発振回路、送信回路および受信回路等を備え、上述した各機能部は、これらのハードウェアと、メモリーに記憶されたソフトウェアとが協働することにより実現される。
次に、通信信号のデータ構成について、図３および図４を参照して説明する。図３に示すように、通信信号は、一定の時間長さを有するスロット毎に分割され、各情報は、各スロットに含まれるパケットにより伝送される。１つのパケットは、先頭を示し同期を取るためのプリアンブル領域、ＩＤ情報領域、伝達情報領域およびエラーチェックのための巡回冗長検査（ＣＲＣ）領域で構成され、時間長さは不定であるが、１つのスロットの時間長さを超えることはない。
【００２３】
ＩＤ情報領域には、スロットの番号、自身のＩＤ、自身の識別データ、相手先識別データ、製造番号、送信先ＩＤ等の情報が含まれる。また、伝達情報領域には、時刻情報やガスの残圧力等の情報が含まれる。
図４は、タイムスロットによる制御方法を示す図である。図４の上段には、通信装置Ａ（１０Ａ）、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）の駆動タイミングが各タイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）で示されている。これらのタイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）の横軸は時間軸を示し、縦軸は、ひとつの横軸の繰り返しで表現される。本実施形態では、ビットレートが４ｋｂｐｓであって、１パケット当たり約３０ｂｙｔｅとした場合、通信のインターバルを決める１フレームは、ダイバー５Ａとダイバー５Ｂによる水中通信には１５スロットが好適である。また、１スロットの時間長さは、パケットの時間長さと、水中での超音波の伝播遅延時間を考慮して決定される。従って、本実施形態では、横軸方向には、１５スロットで構成され、１周期が１秒程度である１フレームを配置し、縦軸方向には、２フレームで構成される１フィールドを定義する。
【００２４】
それぞれの制御部３５Ａ，３５Ｂ，６０Ａ，６０Ｂは、それぞれのタイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）の各スロットを１フィールドの先頭から同一のタイミングで順次参照することで、通信相手である他の装置と同期を取ることができる。そして、１フィールドを構成する全てのスロットを参照した場合、１フィールドの先頭のスロットに戻り、同期が維持された状態で再度参照を繰り返す。従って、スロット３１から始まるフレームは、スロット１から始まるフレームと同一の属性である。
タイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）に示すように、一部のスロットには、送信指示または受信指示を示す通信指示が、それぞれの通信相手と共有されて通信可能になるように割り当てられている。例えば、マスターである通信装置Ａ（１０Ａ）は、タイムスロット１００Ａの１フィールドにおいて、スロット１（以降、「Ｓ１」と略す。他のスロットも同様。）、Ｓ１６、Ｓ３、Ｓ１８およびＳ７は、他の装置への送信指示が割り当てられている。また、Ｓ４、Ｓ１９およびＳ２２は、他の装置からの受信指示が割り当てられている。タイムスロット１００Ａにおいて上述した送信および受信のスロット以外は、待機状態（スタンバイ状態）を示すスロットである。これらのタイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）を起動して使用する前に、マスターである通信装置Ａ（１０Ａ）において決定され、他の装置に通知されると共に、それぞれの装置が備えるクロックが同期される。このようにして、タイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）を通信装置Ａ、通信装置Ｂ、酸素ボンベ用通信装置Ａ、酸素ボンベ用通信装置Ｂの間で共有する。
【００２５】
図４の下段には、通信装置Ａ（１０Ａ）、通信装置Ｂ（１０Ｂ）、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）において、１フィールドの参照が実行されるタイミングを示すチャートである。このチャートに示すように、Ｓ１およびＳ３において、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信モードに遷移し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対してパケットを送信し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）から送られるパケットを受信する。尚、Ｓ１においては、同期を取りやすくするために、マスターからスレーブに何らかの情報をパケットで送信することが好ましい。また、Ｓ３のパケットは、Ｓ３が実行される前までに操作部３０Ａを介して入力された操作指示のうち、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対する動作指示を想定し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、受信したパケットの動作指示に応じた動作を実行する。尚、Ｓ２においては、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、送受信を行わないため、何れも通信モードから待機モードに遷移する。
次に、Ｓ４において、待機モードの通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信モードに遷移し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）に対してパケットを送信し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ｂ（１０Ｂ）が動作指示に応じた動作を実行した結果に関する返答情報を想定する。続いて、Ｓ５において、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、待機モードに遷移する。
【００２６】
次に、Ｓ７において、通信装置Ａ（１０Ａ）は通信モードに遷移し、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）に対してパケットを送信する。また、起動時以来待機モードであった酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、通信モードに遷移し、通信装置Ａ（１０Ａ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ａ（１０Ａ）から酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）に対する動作指示を想定する。
次に、Ｓ８において、通信装置Ａ（１０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、待機モードに遷移し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、通信モードに遷移する。続いて、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）に対してパケットを送信し、酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ｂ（１０Ｂ）から酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）に対する動作指示を想定する。この後、Ｓ９において、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、待機モードに遷移する。
【００２７】
続いて、Ｓ１６およびＳ１８において、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信モードに遷移し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対してパケットを送信し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ａ（１０Ａ）から通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対する動作指示を想定し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、受信したパケットの動作指示に応じた動作を実行する。尚、Ｓ１７においては、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、送受信を行わないため、何れも通信モードから待機モードに遷移する。
【００２８】
次に、Ｓ１９において、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）に対してパケットを送信し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、通信装置Ｂ（１０Ｂ）が動作指示に応じた動作を実行した結果に関する返答情報を想定する。続いて、Ｓ２０において、通信装置Ａ（１０Ａ）および通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、待機モードに遷移する。
次に、Ｓ２２において、通信装置Ａ（１０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は通信モードに遷移し、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、通信装置Ａ（１０Ａ）に対してパケットを送信し、通信装置Ａ（１０Ａ）は、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、Ｓ７の動作指示に応じた動作を実行した結果に関する返答情報を想定する。
【００２９】
次に、Ｓ２３において、通信装置Ａ（１０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）は、待機モードに遷移し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、通信モードに遷移する。続いて、酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、通信装置Ｂ（１０Ｂ）に対してパケットを送信し、通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）から送られるパケットを受信する。このパケットは、Ｓ８の動作指示に応じた動作を実行した結果に関する返答情報を想定する。この後、Ｓ２４において、通信装置Ｂ（１０Ｂ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、待機モードに遷移する。
上述のように１フィールドが実行され、マスターである通信装置Ａ（１０Ａ）からの終了指示が送信されるまで、フィールド単位で繰り返される。
以上、述べたように、通信装置Ａ（１０Ａ）、通信装置Ｂ（１０Ｂ）、酸素ボンベ用通信装置Ａ（５０Ａ）および酸素ボンベ用通信装置Ｂ（５０Ｂ）は、自身のスロットが待機状態である場合、制御部（３５Ａ，３５Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ）からの指示に応じて、それぞれ待機モードへ遷移する。この結果、通信モードにおいて１０ｍＡ〜数１０ｍＡ程度の電流を消費する通信部（２０Ａ，２０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ）の消費電流は低減し、消費電力を１／１０程度に低減させることができる。
【００３０】
また、パケットのＩＤ情報領域には、スロットの番号が保持されるため、１つの装置においてタイムスロット１００の時間的なタイミングにズレが生じた場合であっても、受信したパケットのスロットの番号に基づいてズレを補正できる。
また、通信装置１０Ａ，１０Ｂと、酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂのような機能が異なる複数の装置に、スロットを割り振ることにより、センシング機能と双方向データ通信機能とを実現できる。
また、通信間隔や通信頻度を、通信の緊急度や通信装置１０Ａ，１０Ｂや酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂのバッテリー容量等に応じてタイムスロット１００に設定できる。
また、タイムスロット１００のスロット数に応じて、スロットを割り振る機器を増やすことができるため、１：１の通信や１：Ｎ通信、および、通信装置１０Ａ，１０Ｂを介した酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂ間の通信のように、橋渡し方式によるＮ：Ｎ通信を容易に実現できる。
【００３１】
以上、本発明を図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、以下に述べるような変形例も想定できる。
（１）酸素ボンベ用通信装置５０Ａ，５０Ｂは、要求信号を受信する受信機能を備えたが、受信機能を持たず、ガス残量に関する情報を一定の時間間隔で送る様態であっても良い。
（２）タイムスロット（１００Ａ〜１００Ｄ）の各スロットは、１台の装置に対する情報には限定されず、受信先のＩＤ情報を備えることで、複数の特定の装置に対する情報であっても良い。また、１台の装置から不特定な複数の装置に対して送信するブロードキャスト情報でも良い。
（３）通信装置Ａ（１０Ａ）と通信装置Ｂ（１０Ｂ）との間で授受される情報は、定型文の様態には限定されず、定型文に対応して予め両者間で取り決めた定型文のＩＤ番号であっても良い。
【符号の説明】
【００３２】
５Ａ，５Ｂ…ダイバー、８Ａ，８Ｂ…酸素ボンベ、１０Ａ，１０Ｂ…通信装置、１５Ａ，１５Ｂ…圧電素子部、２０Ａ，２０Ｂ…通信部、２４Ａ，２４Ｂ…送信部、２８Ａ，２８Ｂ…受信部、３０Ａ，３０Ｂ…操作部、３５Ａ，３５Ｂ…制御部、４０Ａ，４０Ｂ…記憶部、４５Ａ，４５Ｂ…表示部、５０Ａ，５０Ｂ…酸素ボンベ用通信装置、５５Ａ，５５Ｂ…記憶部、６０Ａ，６０Ｂ…制御部、６５Ａ，６５Ｂ…データ取得部、７０Ａ，７０Ｂ…通信部、７４Ａ，７４Ｂ…送信部、７８Ａ，７８Ｂ…受信部、８０Ａ，８０Ｂ…圧電素子部、９１…ＣＰＵ、９２…メモリー、９３…表示パネル、９４…発振回路、９５…送信回路、９６…受信回路、９７…バス、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ…タイムスロット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信装置であって、
１つの共振周波数によって超音波を検出または生成する超音波振動部と、
前記超音波を用いて情報を送受信する通信部と、
前記他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、前記他の通信装置と共通のテーブルを記憶する記憶部と、
前記他の通信装置と同期を取り、前記テーブルの前記通信指示に基づいて、前記通信部を送信状態、受信状態、および、前記送信状態でも前記受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させる制御部と、を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信装置において、
前記通信部は、一定の時間長さを越えない時間長さに分割したパケットを用いて、前記情報を前記他の通信装置と送受信することを特徴とする通信装置。
【請求項３】
水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信方法であって、
前記他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、前記他の通信装置と共通のテーブルに基づいて、前記他の通信装置と同期を取り、１つの周波数の前記超音波を用いて前記他の通信装置との間で前記超音波を用いて情報を送受信する通信部を、送信状態、受信状態、および、前記送信状態でも前記受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させることを特徴とする通信方法。
【請求項１】
水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信装置であって、
１つの共振周波数によって超音波を検出または生成する超音波振動部と、
前記超音波を用いて情報を送受信する通信部と、
前記他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、前記他の通信装置と共通のテーブルを記憶する記憶部と、
前記他の通信装置と同期を取り、前記テーブルの前記通信指示に基づいて、前記通信部を送信状態、受信状態、および、前記送信状態でも前記受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させる制御部と、を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信装置において、
前記通信部は、一定の時間長さを越えない時間長さに分割したパケットを用いて、前記情報を前記他の通信装置と送受信することを特徴とする通信装置。
【請求項３】
水中において超音波を伝送媒体として他の通信装置と通信する通信方法であって、
前記他の通信装置との通信を指示する通信指示が時系列に割り当てられた、前記他の通信装置と共通のテーブルに基づいて、前記他の通信装置と同期を取り、１つの周波数の前記超音波を用いて前記他の通信装置との間で前記超音波を用いて情報を送受信する通信部を、送信状態、受信状態、および、前記送信状態でも前記受信状態でもない待機状態の何れか１つに遷移させることを特徴とする通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３９２３（Ｐ２０１１−２３９２３Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６４３５（Ｐ２００９−１６６４３５）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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